JP2009129989A - Optical fiber for fiber laser and manufacturing method therefor, and fiber laser - Google Patents

Optical fiber for fiber laser and manufacturing method therefor, and fiber laser Download PDF

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正嗣 小島
Kazumasa Osono
和正 大薗
Akishi Hongo
晃史 本郷
Akio Sato
彰生 佐藤
Kohei Yanaka
耕平 谷中
Kazuo Hasegawa
和男 長谷川
Daisuke Inoue
大介 井上
Hiroshi Ito
伊藤　　博
Tadashi Ichikawa
正 市川
Kazuya Saito
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber for a fiber laser, capable of obtaining a high output for laser light, by preventing a rise in temperature of an optical fiber in the fiber laser. <P>SOLUTION: The optical fiber 1 for the fiber laser is provided with a rare-earth-doped core 2 added with a rare-earth element, and a clad 3 formed around the rare-earth-doped core 2, wherein an excitation light Le is incident into the clad 3 to excite the rare-earth element and high-output laser oscillation light L is outputted. In the optical fiber 1, the rare-earth-doped core 2 has an outer dimension ratio different in the longitudinal direction from that of the clad 3. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、希土類添加コアとクラッドを備えた高出力のファイバレーザ用光ファイバ及びその製造方法、並びにファイバレーザに関する。   The present invention relates to an optical fiber for a high-power fiber laser having a rare earth-doped core and a cladding, a method for manufacturing the same, and a fiber laser.

レーザ加工や医療用途などへの適用を目的として、より高出力で安価な光源の開発が求められている。これらの要求に対し、光ファイバレーザは、高効率でしかも高品質のレーザ光を簡単に取り出せるという理由で注目を集めている。   For the purpose of application to laser processing and medical use, development of a light source with higher output and lower cost is required. In response to these requirements, optical fiber lasers are attracting attention because they can easily extract high-quality and high-quality laser light.

このような高出力光ファイバレーザに使用される光ファイバとして、図７に示すような光ファイバ７１がある。この光ファイバ７１は、希土類元素（Ｙｂ、Ｅｒ、Ｅｒ／Ｙｂ、Ｔｍ、Ｎｄなど）をドープしたコア７２と、第１クラッド７３ａ、第２クラッド７３ｂからなるクラッド７３を備えたダブルクラッドファイバである。また、第２クラッド７３ｂの外周に図示していないが、紫外線硬化型樹脂などからなる被覆層が設けられている。   As an optical fiber used for such a high-power optical fiber laser, there is an optical fiber 71 as shown in FIG. This optical fiber 71 is a double clad fiber including a core 72 doped with rare earth elements (Yb, Er, Er / Yb, Tm, Nd, etc.) and a clad 73 composed of a first clad 73a and a second clad 73b. . In addition, a coating layer made of an ultraviolet curable resin or the like is provided on the outer periphery of the second cladding 73b, although not shown.

光ファイバ７１の一端部には、励起光Ｌｅ７として、マルチモードＬＤ（半導体レーザ）から出射した光を入射する。第１クラッド７３ａ内に集光した励起光Ｌｅ７は、光ファイバ７１中を伝搬し、コア７２の希土類添加元素を励起する。そして、励起された希土類元素から発振光がコア７２に伝搬し、光ファイバ７１の他端から高出力のレーザ発振光Ｌ１０が出射する。   The light emitted from the multimode LD (semiconductor laser) is incident on one end of the optical fiber 71 as the excitation light Le7. The excitation light Le7 collected in the first cladding 73a propagates in the optical fiber 71 and excites the rare earth-added element in the core 72. Then, oscillation light propagates from the excited rare earth element to the core 72, and high-power laser oscillation light L <b> 10 is emitted from the other end of the optical fiber 71.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。   The prior art document information related to the invention of this application includes the following.

特開平５−２４９３２８号公報JP-A-5-249328

しかしながら、従来の光ファイバ７１では、コア７２としてＹｂ添加（ドープ）コアを用いた場合、励起光Ｌｅ７に対するレーザ発振光Ｌ１０の光／光変換効率が最大でも約８０％で、約２０％のエネルギーが熱となる。   However, in the conventional optical fiber 71, when a Yb-doped (doped) core is used as the core 72, the light / light conversion efficiency of the laser oscillation light L10 with respect to the excitation light Le7 is about 80% at the maximum, and energy of about 20%. Becomes heat.

このため、従来の光ファイバ７１では、光ファイバレーザの高出力化に伴い、光ファイバ７１の温度上昇、特に、光ファイバ７１の入射端近傍の温度の上昇が大きく、光ファイバ７１の被覆層が損傷するおそれがあり、光ファイバレーザの出力が制限されるという問題がある。   For this reason, in the conventional optical fiber 71, with the increase in output of the optical fiber laser, the temperature rise of the optical fiber 71, in particular, the temperature rise near the incident end of the optical fiber 71 is large, and the coating layer of the optical fiber 71 is increased. There is a risk of damage and there is a problem that the output of the optical fiber laser is limited.

その他にも、高出力光ファイバレーザの制限要因として、ファイバ非線形、ファイバの破壊、励起方式などの種々の問題がある。すなわち、従来の光ファイバ７１では、光ファイバレーザの高出力化と共に、高い励起光パワーも必要となり、ダブルクラッドファイバ中のエネルギー密度が過剰となり、発熱、ファイバ非線形、ファイバ破壊などの問題が発生してしまう。   In addition, there are various problems such as fiber nonlinearity, fiber breakage, and pumping as limiting factors for high-power optical fiber lasers. In other words, the conventional optical fiber 71 requires not only high output power of the optical fiber laser but also high pumping light power, the energy density in the double clad fiber becomes excessive, and problems such as heat generation, fiber nonlinearity, and fiber breakage occur. End up.

そこで、本発明の目的は、ファイバレーザにおける光ファイバの温度上昇を抑え、レーザ光の高出力化を図ったファイバレーザ用光ファイバ及びその製造方法、並びにファイバレーザを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical fiber for a fiber laser, a method for manufacturing the same, and a fiber laser, in which the temperature rise of the optical fiber in the fiber laser is suppressed and the output of the laser light is increased.

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、希土類元素が添加された希土類添加コアと、上記希土類添加コアの周囲に形成されたクラッドとを備え、上記クラッドに励起光を入射し、希土類元素を励振させて高出力のレーザ発振光を出力するファイバレーザ用光ファイバにおいて、
上記希土類添加コアと上記クラッドの外径比が長手方向に沿って異なるファイバレーザ用光ファイバである。 The present invention was devised to achieve the above object, and the invention of claim 1 comprises a rare earth-added core to which a rare earth element is added, and a cladding formed around the rare earth-added core, In an optical fiber for a fiber laser that makes excitation light incident on the cladding and excites a rare earth element to output high-power laser oscillation light,
In the optical fiber for a fiber laser, the outer diameter ratio of the rare earth-added core and the clad is different along the longitudinal direction.

請求項２の発明は、上記クラッドは外径が等しく、上記希土類添加コアは長手方向に沿って外径が徐々に大きくなる請求項１記載のファイバレーザ用光ファイバである。   The invention according to claim 2 is the optical fiber for a fiber laser according to claim 1, wherein the cladding has the same outer diameter, and the rare earth-added core gradually increases in outer diameter along the longitudinal direction.

請求項３の発明は、上記希土類添加コアの外径は、長手方向の中央部を中心として対称である請求項１記載のファイバレーザ用光ファイバである。   A third aspect of the present invention is the optical fiber for a fiber laser according to the first aspect, wherein the outer diameter of the rare earth-added core is symmetric about a central portion in the longitudinal direction.

請求項４の発明は、上記希土類添加コアの外径は、長手方向に沿って５０〜８０μｍの範囲で変化している請求項３記載のファイバレーザ用光ファイバである。   The invention according to claim 4 is the optical fiber for a fiber laser according to claim 3, wherein the outer diameter of the rare earth-added core changes in the range of 50 to 80 μm along the longitudinal direction.

請求項５の発明は、請求項１〜４いずれかに記載したファイバレーザ用光ファイバの製造方法であって、上記希土類添加コアとなる部分を有するプリフォームを作製し、そのプリフォームの外周を、上記希土類添加コアと上記クラッドの外径比が長手方向に沿って異なるようテーパ状に外削し、外削後のプリフォームを上記クラッドの外径が一定となるように線引きするファイバレーザ用光ファイバの製造方法である。   Invention of Claim 5 is a manufacturing method of the optical fiber for fiber lasers in any one of Claims 1-4, Comprising: The preform which has the part used as the said rare earth addition core is produced, The outer periphery of the preform is made For fiber lasers, in which the outer diameter ratio of the rare earth-added core and the clad is tapered so that the outer diameter ratio varies along the longitudinal direction, and the preform after the outer grinding is drawn so that the outer diameter of the clad is constant It is a manufacturing method of an optical fiber.

請求項６の発明は、請求項１〜４いずれかに記載したファイバレーザ用光ファイバと、そのファイバレーザ用光ファイバの端部に接続された光結合器と、その光結合器を介して上記クラッドに励起光を入射させる複数個の光源とを備えたファイバレーザである。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an optical fiber for a fiber laser according to any one of the first to fourth aspects, an optical coupler connected to an end of the optical fiber for the fiber laser, and the optical coupler via the optical coupler. A fiber laser including a plurality of light sources that allow excitation light to enter a clad.

本発明によれば、光ファイバの長手方向に沿った励起光の吸収特性が簡単に制御でき、光ファイバの長手方向に沿った温度分布を平坦化できる。   According to the present invention, the absorption characteristic of excitation light along the longitudinal direction of the optical fiber can be easily controlled, and the temperature distribution along the longitudinal direction of the optical fiber can be flattened.

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。まず、図５を用いて、本発明の好適な実施形態を示すファイバレーザ用光ファイバを使用したファイバレーザ（光ファイバレーザ）を説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a fiber laser (optical fiber laser) using an optical fiber for a fiber laser showing a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図５に示すように、本実施形態に係るファイバレーザ５１は、光源を備えてレーザ発振光Ｌを出力するための光学部５２と、その光学部５２に接続されて光源を駆動する図示しないＬＤドライバなどの駆動装置とで主に構成される。   As shown in FIG. 5, a fiber laser 51 according to the present embodiment includes an optical unit 52 that includes a light source and outputs laser oscillation light L, and an LD (not shown) that is connected to the optical unit 52 and drives the light source. It is mainly composed of a driving device such as a driver.

光学部５２は、後述する本実施形態に係るファイバレーザ用光ファイバ１と、そのファイバレーザ用光ファイバ１の両端部近傍（後述する両光結合部５６ａ，５６ｂよりも外側）にそれぞれ設けられる光源部５３Ａ，５３Ｂとからなる。   The optical unit 52 includes a fiber laser optical fiber 1 according to the present embodiment to be described later and a light source provided in the vicinity of both ends of the fiber laser optical fiber 1 (outside from both optical coupling units 56a and 56b to be described later). It consists of parts 53A and 53B.

光源部５３Ａは、高出力の励起光を出射するための複数個の励起用光源５４と、これら励起用光源５４にそれぞれ接続された複数本の励起用光路５５と、これら励起用光路５５にそれぞれ光学的に接続され、各励起用光源５４からの出射光をファイバレーザ用光ファイバ１に光結合する光結合器５６ａ，５６ｂとからなる。   The light source unit 53A includes a plurality of excitation light sources 54 for emitting high-output excitation light, a plurality of excitation light paths 55 connected to the excitation light sources 54, and the excitation light paths 55, respectively. The optical couplers 56a and 56b are optically connected and optically couple the light emitted from each excitation light source 54 to the optical fiber 1 for fiber laser.

各励起用光源５４としては、安価な光伝送に適したマルチモードＬＤを用いる。本実施形態では、一例として、波長λｅ（９１５ｎｍあるいは９７５〜９８０ｎｍ）の励起光Ｌｅを出射するマルチモードＬＤを用いた。   As each excitation light source 54, a multi-mode LD suitable for inexpensive optical transmission is used. In this embodiment, as an example, a multi-mode LD that emits excitation light Le having a wavelength λe (915 nm or 975 to 980 nm) is used.

各励起用光源５４は、光源部５３Ａ，５３Ｂごとに直列接続され、これらが上述した駆動装置に接続される。各励起用光路５４としては、マルチモード光ファイバや光導波路を用いる。光結合器５６ａ，５６ｂとしては、マルチカプラや励起コンバイナを用いる。   Each excitation light source 54 is connected in series for each of the light source units 53A and 53B, and these are connected to the driving device described above. As each excitation optical path 54, a multimode optical fiber or an optical waveguide is used. As the optical couplers 56a and 56b, a multi-coupler or a pump combiner is used.

ファイバレーザ用光ファイバ１の両端部で、両光結合器５６ａ，５６ｂよりも内側には、ファイバレーザ用光ファイバ１へ入射した励起光Ｌｅを反射励振するための光反射部５７ａ，５７ｂが設けられる。本実施形態では、ファイバレーザ用光ファイバ１に、励起光波長に対しては透過し、発振光波長に対しては高い反射率を有するＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）を２つ形成して、光反射部５７ａ，５７ｂとした。   At both ends of the fiber laser optical fiber 1, light reflecting portions 57 a and 57 b for reflecting and exciting the excitation light Le incident on the fiber laser optical fiber 1 are provided inside the optical couplers 56 a and 56 b. It is done. In the present embodiment, two FBGs (fiber Bragg gratings) that transmit the pumping light wavelength and have a high reflectivity for the oscillation light wavelength are formed in the optical fiber 1 for fiber laser to reflect the light. It was set as the parts 57a and 57b.

光反射部５７ｂ（ファイバレーザ用光ファイバ１のレーザ発振光Ｌの出射側）となるＦＢＧは、部分的にレーザ発振光を反射するように、光反射部５７ａとなるＦＢＧとは格子間隔を異ならせて形成される。   The FBG serving as the light reflecting portion 57b (the emission side of the laser oscillation light L of the optical fiber 1 for fiber laser) has a different lattice spacing from the FBG serving as the light reflecting portion 57a so as to partially reflect the laser oscillation light. Formed.

さて、図１（ａ）は、本発明の好適な実施形態を示すファイバレーザ用光ファイバの概略図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図、図１（ｃ）は１Ｃ−１Ｃ線断面図、図１（ｄ）は１Ｄ−１Ｄ線断面図である。   1A is a schematic diagram of an optical fiber for a fiber laser showing a preferred embodiment of the present invention, FIG. 1B is a sectional view taken along line 1B-1B, and FIG. 1C is 1C-1C. A line sectional view and Drawing 1 (d) are 1D-1D line sectional views.

図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、本実施形態に係るファイバレーザ用光ファイバ１は、所定の励起を行うことで発光する発光機能を有し、その発光した光を反射励振させることでレーザ発振媒体となるものである。   As shown in FIGS. 1A to 1D, the optical fiber 1 for a fiber laser according to the present embodiment has a light emitting function of emitting light by performing predetermined excitation, and reflects the emitted light. It becomes a laser oscillation medium by being excited.

このファイバレーザ用光ファイバ１は、希土類が添加された希土類添加コア２と、その希土類添加コア２の周囲に形成されたクラッド３とからなる。   The optical fiber 1 for a fiber laser includes a rare earth-added core 2 to which a rare earth is added and a clad 3 formed around the rare earth-added core 2.

希土類添加コア２は、純粋石英にＹｂ、Ｅｒ、Ｅｒ／Ｙｂ、Ｔｍ、Ｎｄなどの希土類元素を微少量添加（ドープ）したものである。本実施形態では、励起光Ｌｅが波長λｅ（９１５ｎｍあるいは９７５〜９８０ｎｍ）であり、波長λ（１０３０〜１１００ｎｍ）のレーザ光Ｌを出射させるために、希土類元素としてＹｂを用いた。Ｙｂは、波長λｅの励起光Ｌの吸収と、波長λの光の増幅（誘導放出）とに適した希土類元素である。   The rare earth-added core 2 is obtained by adding a small amount of rare earth elements such as Yb, Er, Er / Yb, Tm, and Nd (doped) to pure quartz. In the present embodiment, the excitation light Le has a wavelength λe (915 nm or 975 to 980 nm), and Yb is used as the rare earth element in order to emit the laser light L having the wavelength λ (1030 to 1100 nm). Yb is a rare earth element suitable for absorption of the excitation light L having the wavelength λe and amplification (stimulated emission) of the light having the wavelength λ.

ファイバレーザ用光ファイバ１では、光ファイバの長手方向に沿った温度分布を平坦化すべく、希土類添加コア２とクラッド３の外径比が長手方向に沿って異なる。   In the optical fiber 1 for fiber laser, the outer diameter ratio of the rare earth-added core 2 and the clad 3 differs along the longitudinal direction so as to flatten the temperature distribution along the longitudinal direction of the optical fiber.

希土類添加コア２は、光ファイバの長手方向に沿って一端（図１では左端）から中央部まで外径が徐々に大きくなり、中央部で最大となり、光ファイバの長手方向に沿って中央部から他端（図１では右端）まで外径が徐々に小さくなる。   The rare earth-added core 2 gradually increases in outer diameter from one end (left end in FIG. 1) to the central portion along the longitudinal direction of the optical fiber, becomes maximum at the central portion, and extends from the central portion along the longitudinal direction of the optical fiber. The outer diameter gradually decreases to the other end (the right end in FIG. 1).

図１（ｂ）〜図１（ｄ）では、光ファイバの一端から中央部までの３か所において、希土類添加コア２の外径がそれぞれｄ１＜ｄ２＜ｄ３であることを示した。この場合、各所付近において、吸収損失はLoss１＜Loss２＜Loss３となる。   1 (b) to 1 (d) show that the outer diameters of the rare earth-added core 2 are d1 <d2 <d3 at three locations from one end to the center of the optical fiber, respectively. In this case, absorption loss becomes Loss1 <Loss2 <Loss3 in the vicinity of each place.

また、図１の例では、希土類添加コア２とクラッド３の外径比を、光ファイバの長手方向の中央部を中心として対称になるようにした。   In the example of FIG. 1, the outer diameter ratio of the rare earth-added core 2 and the clad 3 is made symmetrical about the central portion in the longitudinal direction of the optical fiber.

このファイバレーザ用光ファイバ１は、一般に使用される片側からのみ励起光を入射するファイバレーザだけでなく、図５のファイバレーザ５１のような両側から励起光Ｌｅを入射させるタイプのファイバレーザにも利用できる。   This fiber laser optical fiber 1 is not only a fiber laser that enters the pumping light from only one side that is generally used, but also a fiber laser of the type that makes the pumping light Le enter from both sides like the fiber laser 51 of FIG. Available.

クラッド３は、石英材料からなり、ポンピングガイドである内側の第１クラッド３１と、その外周に設けられ、石英材料からなる第２クラッド３２とで構成されるダブルクラッド型である。本実施形態では、希土類添加コア２とクラッド３とでＰＣＦ（フォトニッククリスタルファイバ）を構成するように、光ファイバの長手方向に沿って貫通する複数の空孔をハニカム状に配列してなるフォトニック結晶構造を第１クラッド３１に形成した。   The clad 3 is made of a quartz material, and is a double clad type composed of an inner first clad 31 that is a pumping guide and a second clad 32 that is provided on the outer periphery of the clad 3 and is made of a quartz material. In this embodiment, the rare earth-doped core 2 and the clad 3 constitute a photonic crystal fiber (PCF), and a photo formed by arranging a plurality of holes penetrating along the longitudinal direction of the optical fiber in a honeycomb shape. A nick crystal structure was formed in the first cladding 31.

次に、ファイバレーザ用光ファイバ１の一例を、より詳細に説明する。   Next, an example of the optical fiber 1 for fiber laser will be described in more detail.

励起方式については、特に限定されるものではないが、図５のファイバレーザ５１で側面励起、端面励起のどちらでも採用することができる。まず、従来の光ファイバ１０１について、動作時の熱解析を行った。その結果を図３に示す。ただし、励起用光源として、波長９７７ｎｍ、出力６．５ｋＷのマルチモードＬＤを用い、希土類添加コア１０２の直径＝５０μｍ、第１クラッド１０３ａまでの直径ｄμｍ、コアへ添加されたＹｂ濃度＝１０００ｐｐｍ、励起光Ｌｅ１０の吸収損失＝０．５ｄＢ／ｍ（＠９７７ｎｍ）、第２クラッド１０３ｂまでの直径をｄ＋１００μｍとした。   The excitation method is not particularly limited, but either side excitation or end surface excitation can be employed with the fiber laser 51 of FIG. First, thermal analysis during operation of the conventional optical fiber 101 was performed. The result is shown in FIG. However, a multimode LD having a wavelength of 977 nm and an output of 6.5 kW is used as an excitation light source, the diameter of the rare earth-added core 102 is 50 μm, the diameter of the first cladding 103 a is d μm, and the concentration of Yb added to the core is 1000 ppm. The absorption loss of the light Le10 = 0.5 dB / m (@ 977 nm), and the diameter to the second cladding 103b was d + 100 μm.

図３に示すように、従来の光ファイバ１０１は、両端部に近いほどファイバ温度が高くなり、第１クラッド１０３ａまでの直径ｄが６００μｍと大きくなっても、両端部では約２６５℃もの高温になっていることがわかる。   As shown in FIG. 3, the conventional optical fiber 101 has a higher fiber temperature as it is closer to both ends. Even if the diameter d up to the first cladding 103a is as large as 600 μm, both ends have a high temperature of about 265 ° C. You can see that

単にファイバ長を長くすれば、光ファイバの温度を低くでき、熱を平均化することが可能であると考えられるが、非線形光学効果の影響により、高出力化できなくなってしまう。   If the fiber length is simply increased, the temperature of the optical fiber can be lowered and the heat can be averaged. However, the output cannot be increased due to the influence of the nonlinear optical effect.

また、非線形光学効果である光ファイバ中の誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）と、ファイバ中の誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）の発生閾値は、光ファイバのコアの有効断面積と比例し、ファイバ有効長と反比例することが知られている。つまり、ＳＲＳとＳＢＳを抑えるためには、できるだけ光ファイバの有効断面積を大きく、ファイバ有効長を短くする必要がある。   In addition, the threshold of occurrence of stimulated Raman scattering (SRS) in the optical fiber and stimulated Brillouin scattering (SBS) in the optical fiber, which are nonlinear optical effects, is proportional to the effective area of the core of the optical fiber and inversely proportional to the effective length of the fiber. It is known to do. That is, in order to suppress SRS and SBS, it is necessary to increase the effective cross-sectional area of the optical fiber as much as possible and shorten the effective fiber length.

単なるガラス体での破壊の閾値は、３ＧＷ／ｃｍ２（３０Ｗ／μｍ２）であるが、光ファイバに加工（ドーパントなども含む）を施すと、その閾値が低下することが知られている。例えば、１０ｋＷの出力を有する光ファイバでは、ＭＦＤが３６μｍ以上必要である。 Although the threshold of mere destruction with a glass body is 3 GW / cm 2 (30 W / μm 2 ), it is known that when the optical fiber is processed (including dopants), the threshold decreases. For example, in an optical fiber having an output of 10 kW, MFD is required to be 36 μm or more.

さらに、１０ｋＷの出力を実現するには、ＭＦＤ≧５１μｍ（Ａｅｆｆ≧１０００μｍ２）が必要である。ＭＦＤ＝５１μｍのファイバにおいてＳＲＳを抑制するためには、ファイバ長は約３３ｍより短く、好ましくは約３０ｍ以下にする必要がある。熱光学問題（熱光学閾値）を考慮すると、抽出出力≧３００Ｗ／ｍが必要である。 Furthermore, in order to realize an output of 10 kW, MFD ≧ 51 μm (Aeff ≧ 1000 μm 2 ) is required. In order to suppress SRS in a fiber with MFD = 51 μm, the fiber length needs to be shorter than about 33 m, preferably about 30 m or less. In consideration of the thermo-optic problem (thermo-optic threshold), the extraction output ≧ 300 W / m is necessary.

以上種々の点を考慮し、本実施形態に係るファイバレーザ用光ファイバ１は、出力が５ｋＷ以上、好ましくは１０ｋＷ以上、使用（動作）時の使用時の長手方向の温度分布がファイバ全長にわたって約１７０℃以下となるように、希土類添加コア２とクラッド３の外径比を長手方向に沿って異ならせ、ファイバ全長を３０ｍ以下にするとよい。   Considering the various points described above, the optical fiber 1 for a fiber laser according to the present embodiment has an output of 5 kW or more, preferably 10 kW or more, and the longitudinal temperature distribution during use (operation) is about the entire length of the fiber. It is preferable that the outer diameter ratio of the rare earth-added core 2 and the clad 3 is varied along the longitudinal direction so as to be 170 ° C. or less, and the total length of the fiber is 30 m or less.

ファイバレーザ用光ファイバ１では、図２に示したＹｂ濃度と吸収損失（吸収特性）の関係において、吸収損失を約０．３〜０．８ｄＢ／ｍ（＠９７７ｎｍ）にする点をも考慮し、希土類添加コア２は、Ｙｂの添加濃度が約５００ｐｐｍ、かつコア径がファイバレーザ用光ファイバ１の両端部から中央部にかけて約５０〜８０μｍの範囲で変化しており、第１クラッド３１の外径が約６００μｍである。   In the optical fiber 1 for fiber laser, in consideration of the relationship between the Yb concentration and the absorption loss (absorption characteristic) shown in FIG. 2, the absorption loss is set to about 0.3 to 0.8 dB / m (@ 977 nm). The rare earth-added core 2 has a Yb addition concentration of about 500 ppm, and the core diameter varies in the range of about 50 to 80 μm from both ends to the center of the optical fiber 1 for fiber laser. The diameter is about 600 μm.

これらの条件を満たすようにファイバレーザ用光ファイバ１を作製し、ファイバレーザ用光ファイバ１に波長９７５〜９８０ｎｍの励起光を入射すると、ファイバレーザ用光ファイバ１は、出力１０ｋＷ以上で、かつ使用時のファイバ温度がファイバ全長にわたって約１７０℃以下の特性を有する。   When a fiber laser optical fiber 1 is manufactured so as to satisfy these conditions, and excitation light having a wavelength of 975 to 980 nm is incident on the fiber laser optical fiber 1, the fiber laser optical fiber 1 has an output of 10 kW or more and is used. The fiber temperature at the time has a characteristic of about 170 ° C. or less over the entire length of the fiber.

ここで、ファイバレーザ用光ファイバ１と、図７の従来の光ファイバ７１との熱解析結果を図４に示す。   Here, the thermal analysis result of the optical fiber 1 for fiber laser and the conventional optical fiber 71 of FIG. 7 is shown in FIG.

図４では比較のために、従来の光ファイバ７１の熱特性を点線で示した。光ファイバ７１は、全長にわたり同一外径の希土類添加コア７２とクラッド７３とからなり、図３の点線（ｄ＝６００μｍ）で示したものである。なお、ファイバレーザ用光ファイバ１の一端部および他端部付近のコア径、全長にわたるクラッド径は、光ファイバ７１と同一にした。   In FIG. 4, the thermal characteristics of the conventional optical fiber 71 are shown by dotted lines for comparison. The optical fiber 71 includes a rare earth-added core 72 and a clad 73 having the same outer diameter over the entire length, and is indicated by a dotted line (d = 600 μm) in FIG. The core diameter near the one end and the other end of the fiber laser optical fiber 1 and the clad diameter over the entire length were the same as those of the optical fiber 71.

図４により、ファイバレーザ用光ファイバ１は、ファイバ全長にわたって使用時の長手方向の温度分布が約１７０℃以下であるのに対し、従来の光ファイバ７１は、中央部付近では１７０℃以下になるものの、光源に近い励起光導入部である両端部では２６５℃とファイバレーザ用光ファイバ１よりも約８５℃も高い非常に高温になってしまうことがわかる。   According to FIG. 4, the fiber laser optical fiber 1 has a temperature distribution in the longitudinal direction of about 170 ° C. or less over the entire length of the fiber, whereas the conventional optical fiber 71 is 170 ° C. or less near the center. However, it can be seen that both ends, which are excitation light introducing portions close to the light source, become extremely high at 265 ° C., which is about 85 ° C. higher than the fiber laser optical fiber 1.

次に、ファイバレーザ用光ファイバ１の製造方法の一例を説明する。   Next, an example of the manufacturing method of the optical fiber 1 for fiber lasers is demonstrated.

まず、中心に配置され、プリフォーム（母材）線引き後に希土類添加コア２となる細径石英棒と、この細径石英棒の周りに、プリフォーム線引き後に第１クラッド３１となるハニカム状のフォトニック結晶を構成するように配列され、細径石英棒と同じ外径の細径石英管と、これら細径石英棒、細径石英管を挿入する石英ジャケット管とを作製する。   First, a small-diameter quartz rod which is arranged in the center and becomes the rare earth-added core 2 after drawing the preform (base material), and a honeycomb-like photo which becomes the first cladding 31 after drawing the preform around the fine-diameter quartz rod. A fine quartz tube having the same outer diameter as that of the fine quartz rod and a quartz jacket tube into which the fine quartz rod and the fine quartz tube are inserted are prepared so as to constitute a nick crystal.

細径石英管（キャピラリー）は、市販の合成石英管（例えば、信越石英社製のＦ３００）を電気炉により加熱処理した後、これを所定外径となるように線引きして得られる。   The small-diameter quartz tube (capillary) is obtained by heat-treating a commercially available synthetic quartz tube (for example, F300 manufactured by Shin-Etsu Quartz Co., Ltd.) using an electric furnace and then drawing it so as to have a predetermined outer diameter.

細径石英棒は、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法を用いて、原料ガスと酸水素バーナにより希土類元素のＹｂ（Ｙｂ原料として、例えばＹｂ（ＤＰＭ）３を用いた。ＤＰＭはジピバロイルメタナト。）が添加されたＹｂ添加石英ロッドを作製する。 For the small-diameter quartz rod, a rare-earth element Yb (Yb (DPM) 3 , for example, Yb (DPM) 3 ) was used by a source gas and an oxyhydrogen burner by using a modified chemical vapor deposition (MCVD) method. A Yb-added quartz rod added with Tanato.) Is prepared.

このＹｂ添加石英ロッドを所定の雰囲気下、所定の温度で加熱処理した後、通常の光ファイバの線引きと同様の方法にて所定外径となるように線引きすると、細径石英棒が得られる。   The Yb-added quartz rod is heat-treated at a predetermined temperature in a predetermined atmosphere, and then drawn to a predetermined outer diameter by a method similar to that for drawing an ordinary optical fiber, whereby a fine-diameter quartz rod is obtained.

市販の合成石英管を所定の長さに切断し、石英ジャケット管を作製する。石英ジャケット管の長手方向の寸法精度は、後述する細径石英棒や細径石英管の配列の良否に大きく影響することから、その内径変動を±０．１ｍｍ以下に調整する。   A commercially available synthetic quartz tube is cut into a predetermined length to produce a quartz jacket tube. The dimensional accuracy in the longitudinal direction of the quartz jacket tube greatly affects the quality of the arrangement of the thin quartz rods and the thin quartz tubes, which will be described later, so that the inner diameter variation is adjusted to ± 0.1 mm or less.

上述した方法により得られた細径石英棒および細径石英管を、それぞれ所定の長さに切断する。汚れやゴミを除去するために、流水を用いてファイバ破片などの大きいゴミを洗い流す。エチルアルコールを用いて超音波洗浄を行い、各切断部の表面から遊離した汚れやゴミを純水で洗い流した後、１〜２％のフッ酸を用いて酸洗浄し、表面仕上げを行う。   The small diameter quartz rod and the small diameter quartz tube obtained by the above-described method are each cut to a predetermined length. To remove dirt and debris, wash away large debris such as fiber fragments using running water. Ultrasonic cleaning is performed using ethyl alcohol, and dirt and dust released from the surface of each cut portion are washed away with pure water, followed by acid cleaning using 1 to 2% hydrofluoric acid to finish the surface.

洗浄した細径石英管を酸、水素を混合させたトーチで加熱しながら、切断するまで引き伸ばし、両端封止する。その後、鋭くなっていた両端部をもう一度加熱して丸める。細径石英管の両端を封止してから、細径石英棒を石英ジャケット管に配列する際、お互いに交差することなく両端面が同一位置に稠密（最も密）に配列する必要がある。このため、石英ジャケット管内に細径石英棒と細径石英管を、純水中で超音波による微振動を与えながら順次配列して束ねプリフォームを得る。   The cleaned small-diameter quartz tube is heated with a torch mixed with acid and hydrogen until it is cut and sealed at both ends. After that, both ends that have become sharp are heated again and rounded. When both ends of the small-diameter quartz tube are sealed and the small-diameter quartz rods are arranged in the quartz jacket tube, both end faces need to be arranged densely (most densely) at the same position without crossing each other. Therefore, a preform is obtained by bundling a small-diameter quartz rod and a small-diameter quartz tube in a quartz jacket tube by sequentially arranging them in pure water while giving a fine vibration by ultrasonic waves.

束ねプリフォームを乾燥用の容器に入れ、付着した水分を蒸発、乾燥させた後、脱水処理を行う。この乾燥処理は、真空容器を用い、真空容器内を油圧回転式真空ポンプで真空引きすることによって行う。   The bundled preform is placed in a drying container, and the attached water is evaporated and dried, followed by dehydration. This drying process is performed by using a vacuum vessel and evacuating the inside of the vacuum vessel with a hydraulic rotary vacuum pump.

さらに、石英ダミー管や置換ガスを用いた周知の方法により、酸水素バーナで束ねプリフォーム６４を加熱する。これにより、石英ジャケット管内の脱水処理を行いながら、細径石英棒、細径石英管、および石英ジャケット管の表面エッチング処理を行う。   Further, the preform 64 is heated with an oxyhydrogen burner by a known method using a quartz dummy tube or a replacement gas. As a result, the surface etching process is performed on the small-diameter quartz rod, the small-diameter quartz tube, and the quartz jacket tube while performing the dehydration process in the quartz jacket tube.

この表面エッチング処理・脱水処理の後、石英ダミー管の他端を石英キャップで封止する。その後、再び酸水素バーナを用いて、束ねプリフォーム６４を加熱し、細径石英棒、細径石英管、および石英ジャケット管を融着一体化すると、図６（ａ）に示したＰＣＦ型プリフォーム６５ａが得られる。   After the surface etching treatment / dehydration treatment, the other end of the quartz dummy tube is sealed with a quartz cap. Thereafter, the bundle preform 64 is heated again using an oxyhydrogen burner, and the fine quartz rod, the fine quartz tube, and the quartz jacket tube are fused and integrated, and the PCF type shown in FIG. A reform 65a is obtained.

ここで、ＰＣＦ型プリフォーム６５ａの外周を、図１の希土類添加コア２とクラッド３の外径比が長手方向に沿って異なるように切削（外削）する。本実施形態では、外径φ１：４０ｍｍ、長さｘ１：３００ｍｍの円柱状ＰＣＦ型プリフォーム６５ａの外周を、側面視でテーパ状に切削して機械加工し、全体を円錐台状に形成した外削ＰＣＦ型プリフォーム７５ａを得た。   Here, the outer periphery of the PCF type preform 65a is cut (external cut) so that the outer diameter ratio between the rare earth-added core 2 and the clad 3 in FIG. 1 varies along the longitudinal direction. In this embodiment, the outer periphery of a cylindrical PCF type preform 65a having an outer diameter of φ1: 40 mm and a length of x1: 300 mm is cut into a taper shape in a side view and machined, and the entire outer shape is formed into a truncated cone shape. A cut PCF preform 75a was obtained.

１本の外削ＰＣＦ型プリフォーム６５ａからは数ｋｍのファイバレーザ用光ファイバ１が得られるが、上述したように、ファイバ長が長いとＳＲＳなどの非線形光学効果が大きくなったり、希土類添加コア２とクラッド３の外径比などの構造分布や種々の特性分布が変動しやすい。   The optical fiber 1 for a fiber laser of several kilometers can be obtained from one externally cut PCF type preform 65a. However, as described above, when the fiber length is long, nonlinear optical effects such as SRS increase, or a rare earth doped core The structural distribution such as the outer diameter ratio of 2 and the cladding 3 and various characteristic distributions are likely to fluctuate.

そこで、このような変動を抑える場合には、例えば、外径φ１：４０ｍｍ、長さｘ１：３００ｍｍの円柱状ＰＣＦ型プリフォーム６５ａを、外径φ２：１０ｍｍ、長さｘ２：１０ｍｍとなるように延伸し（延伸工程）、延伸後の円柱状ＰＣＦ型プリフォーム６５ａの外周を、一端が外径φ２：１０ｍｍ、他端が外径φ３：８ｍｍとなるように切削し、これを外削ＰＣＦ型プリフォーム７５ａとして用いるとよい。   Therefore, in order to suppress such fluctuations, for example, a cylindrical PCF type preform 65a having an outer diameter φ1: 40 mm and a length x1: 300 mm is set to have an outer diameter φ2: 10 mm and a length x2: 10 mm. Stretching (stretching step), the outer periphery of the columnar PCF-type preform 65a after stretching is cut so that one end has an outer diameter φ2: 10 mm and the other end has an outer diameter φ3: 8 mm. It may be used as the preform 75a.

そして、この融着一体化した各外削ＰＣＦ型プリフォーム６５ａを通常の光ファイバの線引き工程により、ファイバ外径（クラッド外径）を一定に保ちながら所定のファイバ径（例えば、φ１００〜６００μｍ）に線引きし、同一ラインにて紫外線（ＵＶ）硬化樹脂を被覆することにより、希土類添加コア２の外径が長手方向で異なる（希土類添加コア２が長手方向にわたりテーパ状となる）ＰＣＦが得られる。   Then, each outer-cut PCF-type preform 65a integrated by fusion is subjected to a normal optical fiber drawing process, while maintaining a constant fiber outer diameter (cladding outer diameter), a predetermined fiber diameter (for example, φ100 to 600 μm). PCF is obtained by drawing the wire and coating the ultraviolet (UV) curable resin on the same line so that the outer diameter of the rare earth-added core 2 is different in the longitudinal direction (the rare earth-added core 2 is tapered in the longitudinal direction). .

このようにして得られるＰＣＦを、複数本の分割ファイバとして２本作製した。各ＰＣＦを所望の長さにカットした後、希土類添加コア２の外径が大きい側の端末同士を融着接続により接続すると、ファイバレーザ用光ファイバ１が得られる。   Two PCFs thus obtained were produced as a plurality of split fibers. After cutting each PCF to a desired length, the ends of the rare earth-added core 2 on the side having the larger outer diameter are connected by fusion splicing, whereby the fiber laser optical fiber 1 is obtained.

より詳細には、例えば、一方のＰＣＦ端末部分のＵＶ硬化樹脂のみを除去し、このＵＶ硬化樹脂を除去した端末部分に、同様にして端末部分のＵＶ硬化樹脂を除去した同じ長さの他方のＰＣＦを融着接続機を用いて融着接続する。その後、融着接続部分のＵＶ硬化樹脂を除去した部分に再度ＵＶ硬化樹脂をリコートする。このような接続方法を用いて、２本のＰＣＦを接続することにより、図１に示した約３０ｍのファイバレーザ用光ファイバ１が得られる。   More specifically, for example, only the UV curable resin of one PCF terminal part is removed, and the terminal part from which the UV curable resin of the terminal part is removed in the same manner is removed from the terminal part from which the UV curable resin is removed. PCF is fusion spliced using a fusion splicer. Thereafter, the portion of the fusion spliced portion where the UV curable resin is removed is recoated with the UV curable resin again. By connecting two PCFs using such a connection method, the fiber laser optical fiber 1 of about 30 m shown in FIG. 1 can be obtained.

本実施形態の作用を、図５のファイバレーザ５１の動作と共に説明する。   The effect | action of this embodiment is demonstrated with the operation | movement of the fiber laser 51 of FIG.

駆動装置により各励起用光源５４を駆動すると、各励起用光源５４から励起光が出射され、各光結合部５６ａ，５６ｂで光源部５３Ａ，５３Ｂ内の全励起用光源５４からの励起光が光結合され、ファイバレーザ用光ファイバ１に両側方から励起光Ｌｅがそれぞれ入射される。   When each excitation light source 54 is driven by the driving device, excitation light is emitted from each excitation light source 54, and the excitation light from all the excitation light sources 54 in the light source portions 53A and 53B is emitted by the optical coupling portions 56a and 56b. The pumping light Le is incident on the fiber laser optical fiber 1 from both sides.

入射した励起光Ｌｅは、ファイバレーザ用光ファイバ１の内部で増幅され、さらに光反射部５７ａ，５７ｂがレーザ共振器の全反射鏡および出力鏡として働くことで、高出力のレーザ発振光Ｌが生成され、ファイバレーザ用光ファイバ１の出射端から出力される。   The incident excitation light Le is amplified inside the fiber laser optical fiber 1, and the light reflecting portions 57a and 57b function as a total reflection mirror and an output mirror of the laser resonator. It is generated and output from the output end of the optical fiber 1 for fiber laser.

ファイバレーザ用光ファイバ１は、反射励振による光ファイバの長手方向に沿った温度分布を平坦化すべく、クラッド３の外径を一定にし、希土類添加コア２の外径を長手方向に沿って異ならせたことにより、希土類添加コア２とクラッド３の外径比を長手方向に沿って異ならせている。   In the optical fiber 1 for a fiber laser, the outer diameter of the cladding 3 is made constant and the outer diameter of the rare earth-added core 2 is made different along the longitudinal direction in order to flatten the temperature distribution along the longitudinal direction of the optical fiber by reflection excitation. Thus, the outer diameter ratio between the rare earth-added core 2 and the clad 3 is varied along the longitudinal direction.

希土類添加ファイバの吸収特性は、コアとクラッドの外径比に大きく依存する。このため、光ファイバの長手方向において、希土類添加コア２の外径を適宜異なるように制御することで、希土類元素のコアへの添加量を従来よりも少なくすることができ、ファイバレーザ用光ファイバ１では、全長にわたり励起光Ｌｅを導入した際の発熱を従来の光ファイバよりも低く抑えることができる。これにより、発熱による光出力の低下を抑制できる。   The absorption characteristics of the rare earth doped fiber greatly depend on the outer diameter ratio of the core and the clad. For this reason, by controlling the outer diameter of the rare earth-added core 2 to be appropriately different in the longitudinal direction of the optical fiber, the amount of rare earth element added to the core can be reduced as compared with the prior art. 1, the heat generated when the excitation light Le is introduced over the entire length can be suppressed to be lower than that of the conventional optical fiber. Thereby, the fall of the optical output by heat_generation | fever can be suppressed.

すなわち、ファイバレーザ用光ファイバ１では、クラッド３の外径を等しくし、テーパコアとなる希土類添加コア２を用いることで、希土類添加ファイバの吸収特性を光ファイバの長手方向において制御して異ならせ、フラットな温度分布を実現できる。   That is, in the optical fiber 1 for fiber laser, the outer diameter of the clad 3 is made equal, and the rare earth-added core 2 serving as a tapered core is used, so that the absorption characteristics of the rare earth-added fiber are controlled and varied in the longitudinal direction of the optical fiber, A flat temperature distribution can be realized.

したがって、ファイバレーザ用光ファイバ１によれば、光ファイバの長手方向に平坦化した（フラットな）温度分布を簡単に形成でき、レーザ発振時の発熱を制御することで、より高出力なファイバレーザを実現できる。   Therefore, according to the optical fiber 1 for fiber laser, it is possible to easily form a flat (flat) temperature distribution in the longitudinal direction of the optical fiber, and to control the heat generation during laser oscillation, so that a higher-power fiber laser can be obtained. Can be realized.

ファイバレーザ用光ファイバ１を用いて図５のファイバレーザ５１を構成した場合には、各光結合器５６ａ，５６ｂで多数の励起用光源５４からの波長９７５ｎｍの励起光を合波し、これをファイバレーザ用光ファイバ１の両側方から入射でき、しかもファイバ内（特に端部）での熱損失も少ない。   When the fiber laser 51 of FIG. 5 is configured using the fiber laser optical fiber 1, the optical couplers 56a and 56b combine the excitation light having a wavelength of 975 nm from the multiple excitation light sources 54, and combine them. The light can be incident from both sides of the optical fiber 1 for fiber laser, and the heat loss in the fiber (particularly the end) is small.

このため、励起光Ｌｅに対するレーザ発振光Ｌの光／光変換効率を従来の限界を超える８０％超にして、波長１０３０〜１１００ｎｍの高出力のレーザ発振光Ｌを出力できる。   For this reason, the light / light conversion efficiency of the laser oscillation light L with respect to the excitation light Le is set to more than 80%, which exceeds the conventional limit, and the high-power laser oscillation light L with a wavelength of 1030 to 1100 nm can be output.

また、本実施形態に係る製造方法によれば、円柱状ＰＣＦ型プリフォームを切削して得られる外削ＰＣＦ型プリフォームを用いることで、ファイバレーザ用光ファイバ１を簡単かつ高精度に製造できる。   Moreover, according to the manufacturing method which concerns on this embodiment, the optical fiber 1 for fiber lasers can be manufactured simply and with high precision by using the external cutting PCF type | mold preform obtained by cutting a cylindrical PCF type | mold preform. .

上記実施形態では、両側励起のファイバレーザ用光ファイバ１を説明したが、片側励起用であれば、単に希土類添加コア、あるいはクラッドが長手方向に沿って一端から他端まで外径が徐々に大きくなるものでもよい。   In the above-described embodiment, the fiber laser fiber 1 for both-side pumping has been described. However, for one-side pumping, the rare-earth-doped core or clad simply has an outer diameter that gradually increases from one end to the other along the longitudinal direction. It may be.

本実施形態に係る製造方法の変形例としては、石英ジャケット管を作製した後、これを切削して得られるテーパ状石英ジャケット管を用いたり、線引中に線引速度を適宜変化させたりしてファイバレーザ用光ファイバ１を作製してもよい。   As a modified example of the manufacturing method according to the present embodiment, a quartz jacket tube is produced and then a tapered quartz jacket tube obtained by cutting the quartz jacket tube is used, or the drawing speed is appropriately changed during drawing. Thus, the optical fiber 1 for fiber laser may be manufactured.

図６（ａ）のＰＣＦ型プリフォーム６５ａの代わりに、通常タイプの希土類添加シングルモード光ファイバやマルチモード光ファイバで使用される図６（ｂ）に示すプリフォーム６５ｂを作製し、これを切削した外削プリフォーム７５ｂを用いてファイバレーザ用光ファイバ１を作製してもよい。   Instead of the PCF type preform 65a shown in FIG. 6 (a), a preform 65b shown in FIG. 6 (b) used in a normal type rare earth-doped single mode optical fiber or multimode optical fiber is manufactured and cut. The fiber laser optical fiber 1 may be manufactured using the cut outer preform 75b.

図１（ａ）は、本発明の好適な実施形態を示すファイバレーザ用光ファイバの概略図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図、図１（ｃ）は１Ｃ−１Ｃ線断面図、図１（ｄ）は１Ｄ−１Ｄ線断面図である。1A is a schematic view of an optical fiber for a fiber laser showing a preferred embodiment of the present invention, FIG. 1B is a sectional view taken along line 1B-1B, and FIG. 1C is a sectional view taken along line 1C-1C. FIG. 1D is a cross-sectional view taken along line 1D-1D. 図１に示したファイバレーザ用光ファイバのコア径と吸収損失の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the core diameter and absorption loss of the optical fiber for fiber lasers shown in FIG. 従来の光ファイバの熱解析の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the thermal analysis of the conventional optical fiber. 本実施形態に係るファイバレーザ用光ファイバと、従来の光ファイバとの熱解析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the thermal analysis of the optical fiber for fiber lasers concerning this embodiment, and the conventional optical fiber. 図１に示したファイバレーザ用光ファイバを使用したファイバレーザの概略図である。It is the schematic of the fiber laser which uses the optical fiber for fiber lasers shown in FIG. 図６（ａ）は、ＰＣＦ型のファイバレーザ用光ファイバの外削工程を示す図、図６（ｂ）は通常タイプの外削工程を示す概略図である。FIG. 6A is a diagram illustrating an outer cutting process of a PCF type fiber laser optical fiber, and FIG. 6B is a schematic diagram illustrating a normal type outer cutting process. 従来のファイバレーザ用光ファイバの概略図である。It is the schematic of the conventional optical fiber for fiber lasers.

符号の説明Explanation of symbols

１ ファイバレーザ用光ファイバ
２ 希土類添加コア
３ クラッド
３１ 第１クラッド
３２ 第２クラッド
Ｌ レーザ発振光
Ｌｅ 励起光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber for fiber lasers 2 Rare earth addition core 3 Clad 31 1st clad 32 2nd clad L Laser oscillation light Le Excitation light

Claims (6)

希土類元素が添加された希土類添加コアと、上記希土類添加コアの周囲に形成されたクラッドとを備え、上記クラッドに励起光を入射し、希土類元素を励振させて高出力のレーザ発振光を出力するファイバレーザ用光ファイバにおいて、
上記希土類添加コアと上記クラッドの外径比が長手方向に沿って異なることを特徴とするファイバレーザ用光ファイバ。 A rare-earth-doped core to which a rare-earth element is added and a clad formed around the rare-earth-doped core are provided. Excitation light is incident on the clad and the rare-earth element is excited to output high-power laser oscillation light. In optical fiber for fiber laser,
An optical fiber for a fiber laser, wherein an outer diameter ratio of the rare earth-added core and the clad varies along the longitudinal direction. 上記クラッドは外径が等しく、上記希土類添加コアは長手方向に沿って外径が徐々に大きくなる請求項１記載のファイバレーザ用光ファイバ。   2. An optical fiber for a fiber laser according to claim 1, wherein the cladding has an equal outer diameter, and the rare earth-added core gradually increases in outer diameter along the longitudinal direction. 上記希土類添加コアの外径は、長手方向の中央部を中心として対称である請求項１記載のファイバレーザ用光ファイバ。   The optical fiber for a fiber laser according to claim 1, wherein the outer diameter of the rare earth-added core is symmetric with respect to a central portion in the longitudinal direction. 上記希土類添加コアの外径は、長手方向に沿って５０〜８０μｍの範囲で変化している請求項３記載のファイバレーザ用光ファイバ。   4. The optical fiber for a fiber laser according to claim 3, wherein the outer diameter of the rare earth-added core varies in the range of 50 to 80 [mu] m along the longitudinal direction. 請求項１〜４いずれかに記載したファイバレーザ用光ファイバの製造方法であって、上記希土類添加コアとなる部分を有するプリフォームを作製し、そのプリフォームの外周を、上記希土類添加コアと上記クラッドの外径比が長手方向に沿って異なるようテーパ状に外削し、外削後のプリフォームを上記クラッドの外径が一定となるように線引きすることを特徴とするファイバレーザ用光ファイバの製造方法。   A method for producing an optical fiber for a fiber laser according to any one of claims 1 to 4, wherein a preform having a portion to be the rare earth-added core is produced, and an outer periphery of the preform is formed with the rare earth-added core and the above-mentioned An optical fiber for a fiber laser, wherein the outer diameter ratio of the cladding is tapered so as to be different along the longitudinal direction, and the preform after the cutting is drawn so that the outer diameter of the cladding is constant. Manufacturing method. 請求項１〜４いずれかに記載したファイバレーザ用光ファイバと、そのファイバレーザ用光ファイバの端部に接続された光結合器と、その光結合器を介して上記クラッドに励起光を入射させる複数個の光源とを備えたことを特徴とするファイバレーザ。   An optical fiber for a fiber laser according to any one of claims 1 to 4, an optical coupler connected to an end of the optical fiber for the fiber laser, and excitation light incident on the clad through the optical coupler. A fiber laser comprising a plurality of light sources.
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